聚合物——熱塑性、熱固性、彈性體材料，及其它可通過擠出或注塑過程生產(chǎn)產(chǎn)品的材料，均需要加入一定的工藝添加劑，如著色劑、填充劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、阻燃劑等等，才能生產(chǎn)出品質(zhì)更好的產(chǎn)品。

熔體的流變性，對(duì)選擇加工工藝設(shè)備和最終產(chǎn)品的優(yōu)化，是必要的技術(shù)指標(biāo)。測試這流變性，就少不了轉(zhuǎn)矩流變儀，它能測量和模擬生產(chǎn)過程。

轉(zhuǎn)矩流變儀是一種多功能的測試儀器，是研究材料的流動(dòng)、塑化、熱穩(wěn)定、剪切穩(wěn)定的理想設(shè)備，儀器運(yùn)行時(shí)，連續(xù)測量并記錄轉(zhuǎn)矩、溫度、壓力與時(shí)間關(guān)系，描繪流變曲線，并通過數(shù)據(jù)計(jì)算得到剪切、黏度、穩(wěn)定性等一系列流變關(guān)系。也可以把轉(zhuǎn)矩流變儀看成是在將生產(chǎn)工藝裝備（機(jī)器）小型微型化后，在各監(jiān)測點(diǎn)安裝相應(yīng)傳感器、并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、繪制分析各實(shí)驗(yàn)曲線、并得出所需結(jié)論的結(jié)果。它提供了最接近于實(shí)際加工的動(dòng)態(tài)測量方法，可以在“微縮”了的實(shí)際加工的情況下，連

聚合物——熱塑性、熱固性、彈性體材料，及其它可通過擠出或注塑過程生產(chǎn)產(chǎn)品的材料，均需要加入一定的工藝添加劑，如著色劑、填充劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、阻燃劑等等，才能生產(chǎn)出品質(zhì)更好的產(chǎn)品。

熔體的流變性，對(duì)選擇加工工藝設(shè)備和最終產(chǎn)品的優(yōu)化，是必要的技術(shù)指標(biāo)。測試這流變性，就少不了轉(zhuǎn)矩流變儀，它能測量和模擬生產(chǎn)過程。

轉(zhuǎn)矩流變儀是一種多功能的測試儀器，是研究材料的流動(dòng)、塑化、熱穩(wěn)定、剪切穩(wěn)定的理想設(shè)備，儀器運(yùn)行時(shí)，連續(xù)測量并記錄轉(zhuǎn)矩、溫度、壓力與時(shí)間關(guān)系，描繪流變曲線，并通過數(shù)據(jù)計(jì)算得到剪切、黏度、穩(wěn)定性等一系列流變關(guān)系。也可以把轉(zhuǎn)矩流變儀看成是在將生產(chǎn)工藝裝備（機(jī)器）小型微型化后，在各監(jiān)測點(diǎn)安裝相應(yīng)傳感器、并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、繪制分析各實(shí)驗(yàn)曲線、并得出所需結(jié)論的結(jié)果。它提供了最接近于實(shí)際加工的動(dòng)態(tài)測量方法，可以在“微縮”了的實(shí)際加工的情況下，連續(xù)、準(zhǔn)確地對(duì)材料的流變性能進(jìn)行測定，并可考察機(jī)件結(jié)構(gòu)（如螺桿及轉(zhuǎn)速）對(duì)加工系統(tǒng)性能的影響。

 

 

 

 

如果您是位配方工程師，少不了流變儀；是工藝工程師，少不了流變儀；如果您是位質(zhì)量控制工程師，同樣也少不了流變儀。流變儀是所有相關(guān)聚合物在加工過程中不可或缺的幫手，它廣泛應(yīng)用于熱塑性、熱固性塑料，橡膠，彈性體及工業(yè)陶瓷等材料的加工工藝和配方研究，用它來對(duì)這些材料、加工過程的條件及相關(guān)的環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)。例如模塑過程中的加工工藝，溫度、速度和壓力的控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性，對(duì)流動(dòng)性的評(píng)價(jià)等。除此之外，它還能在多種領(lǐng)域進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)，如食品、藥品、涂層材料及建材用砂漿等。

在計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代電子技術(shù)的支持下，現(xiàn)在的流變儀，控制參數(shù)更精確，數(shù)據(jù)處理更先進(jìn)。

轉(zhuǎn)矩流變儀主要有二種實(shí)驗(yàn)功能：混煉，擠出及成型，。

轉(zhuǎn)矩流變儀的混煉實(shí)驗(yàn)，主要應(yīng)用于：

·聚合物熔融及降解性能實(shí)驗(yàn)；

·聚合物的熱穩(wěn)定性；

·PVC干混料的凝膠化、塑化性能實(shí)驗(yàn)；

·UPVC材料的開發(fā)及加工性能實(shí)驗(yàn)；

·交聯(lián)、熱固性塑料的流動(dòng)和固化實(shí)驗(yàn)；

·填充劑和添加劑（顏料、穩(wěn)定劑、抗氧劑、潤滑劑等）對(duì)材料性能的影響實(shí)驗(yàn)；

·通過不同組分流變曲線的疊加比較，進(jìn)行最佳材料配方的研究；

·高性能塑料的開發(fā)及加工性能的實(shí)驗(yàn)；

·填料的分散性實(shí)驗(yàn)；

·等等，以及教學(xué)科研所需的實(shí)驗(yàn)。

轉(zhuǎn)矩流變儀的擠出實(shí)驗(yàn)，主要應(yīng)用于：

·熔體流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)；

·聚合物的剪切穩(wěn)定性；

·流變性能實(shí)驗(yàn)（表觀黏度與剪切速率的關(guān)系）；

·材料的可擠出性實(shí)驗(yàn)；

·吹膜、造粒、型材擠出、注塑等成型過程中的工藝參數(shù)的預(yù)測、優(yōu)化；

·通過實(shí)驗(yàn)，預(yù)測實(shí)際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題；

·添加劑（穩(wěn)定劑、抗氧化劑、紫外線穩(wěn)定劑、顏料等）對(duì)材料的影響性實(shí)驗(yàn)；

·等等，以及教學(xué)科研所需的實(shí)驗(yàn)。

此外，對(duì)于擠出實(shí)驗(yàn)裝置，還可作為微型擠出機(jī)的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用（設(shè)備需配備相應(yīng)的模頭，必要時(shí)還需設(shè)置相應(yīng)的牽引系統(tǒng)等輔助設(shè)備）：

·PVC混合物的擠出；

·發(fā)泡材料的擠出；

·造粒；

·吹膜；

·線纜包覆；

·紡絲；

·管材；

·顏料分散；

·等等。

請務(wù)必注意本機(jī)的適用范圍，避免由于不合適的試樣、不恰當(dāng)?shù)牟僮鞫斐稍O(shè)備的損壞。

1．LB-100轉(zhuǎn)矩流變儀的組成結(jié)構(gòu)

LB-100轉(zhuǎn)矩流變儀由主機(jī)、密煉裝置、擠出裝置（含擠出模具）、檢測和控制四大部分組成。本機(jī)設(shè)計(jì)了內(nèi)藏組合式結(jié)構(gòu)，集中了目前國內(nèi)市場上同類產(chǎn)品的組合優(yōu)點(diǎn)，是目前較新穎的設(shè)計(jì)。

1.1主機(jī)

 

圖1為主機(jī)外形。工作平臺(tái)供放置并固定密煉裝置或擠出裝置之用。

圖2系安裝了混煉裝置后的整體外形，圖3系安裝了擠出裝置后的整體外形。

 

 

圖2 混煉流變實(shí)驗(yàn)裝置              圖3 擠出流變實(shí)驗(yàn)裝置

 

本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與眾不同的是緊湊，所有組件均集中在主機(jī)箱體內(nèi)，它占據(jù)面積小，節(jié)省了大量的空間。整個(gè)機(jī)械裝置和電控部分全部集中在一個(gè)箱體內(nèi)，箱體由三部分組成:上層為主傳動(dòng)部分是工作轉(zhuǎn)矩輸出單元，下層為電控箱及存儲(chǔ)室，中間層是擠出機(jī)的儲(chǔ)存室。

主機(jī)主要包含了動(dòng)力部分和檢測、控制部分。

動(dòng)力通過聯(lián)軸器輸向混煉或擠出裝置，檢測部分連續(xù)的收集裝置轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)，同時(shí)，通過安置在混煉裝置和擠出裝置上的溫度傳感器、壓力傳感器，連續(xù)地檢測數(shù)據(jù)，控制相應(yīng)的物理量。

1.2混煉裝置

混煉實(shí)驗(yàn)是轉(zhuǎn)矩流變儀做的較多的實(shí)驗(yàn)。物料被加到混煉室中，混煉所需的動(dòng)力轉(zhuǎn)矩大小即反映了混煉腔內(nèi)物料的黏度大小。通過計(jì)算機(jī)軟件處理，畫出轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的流變圖線，通過圖線的結(jié)構(gòu)、變化，用以分析物料加工性能的特點(diǎn)和差別。

本機(jī)采用三片式混煉器，由前蓋板、混煉腔、支承座（后蓋）三部件組成，見圖4。三個(gè)部件由壓板及壓板上的螺栓緊固在一起，加料時(shí)，將加載壓桿提升，用壓桿定位裝置定位，不會(huì)落下。壓桿上裝載有一個(gè)約5Kg（根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求）的砝碼，加料后，拔出壓桿定位裝置，快速搖動(dòng)加載手輪，壓桿插入加料器，加載在物料上。

每個(gè)部件內(nèi)置一組加熱器與一支溫度探頭（傳感器），由電纜與主機(jī)相聯(lián)。

旋松壓板上的螺栓，將三部件分離，取下前面板，可以見到混煉腔及轉(zhuǎn)子（圖5）。

 

圖4混煉器                       圖5前蓋板卸下

 

1.3擠出裝置

在轉(zhuǎn)矩流變儀中，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，擠出實(shí)驗(yàn)可分為二種用途：

利用毛細(xì)管模具測量聚合物熔體的黏度；

作為微縮了的、并在相關(guān)部位加裝了傳感器的生產(chǎn)設(shè)備，可對(duì)材料的實(shí)際加工性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖6是安裝了平板模具的單螺桿擠出單元。螺桿通過離合器與主機(jī)動(dòng)力聯(lián)接，在料筒上安裝有3～5件電加熱圈以及對(duì)應(yīng)的溫度傳感器，料筒溫度多段控制，在加料斗連續(xù)加入實(shí)驗(yàn)用物料，通過螺桿的輸送、塑化、混合等功能，最后在螺桿頭部擠壓進(jìn)入毛細(xì)管模具。裝置的毛細(xì)管模具，使擠出系統(tǒng)可以測定一定范圍內(nèi)剪切速率下的黏度。

 

 

 

圖6 擠出裝置

 

本機(jī)標(biāo)配有如下模具|：

毛細(xì)管模；

擠板模；

擠管模；

電纜包覆模。

1.4擠出裝置的收藏機(jī)構(gòu)

主機(jī)的中間層是擠出機(jī)的儲(chǔ)存室，內(nèi)置的傳動(dòng)系統(tǒng)將擠出機(jī)收存或送出升高。當(dāng)要用擠出機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只需打開前門，按下擠出收藏開關(guān)中的送出按鈕，機(jī)器會(huì)自動(dòng)送出并上升到所需位置，操作者只需輕輕的一推，就把擠出機(jī)推到底座平臺(tái)，通過聯(lián)軸器和動(dòng)力裝置連接后，即可輕松安裝就位。

圖7示意了一個(gè)擠出裝置的送出安裝過程。

見圖7-1，將主機(jī)的前門卸下（圖7-2），按擠出收藏開關(guān)中的“送出”，內(nèi)藏的擠出裝置外移（7-3），并至終點(diǎn)，而后再上升（圖7-5），直至頂點(diǎn)（圖7-6），系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)。

用人工順滑槽將擠出裝置右推，聯(lián)軸器相連，旋上固定螺釘，安裝結(jié)束。

按回收開關(guān)，傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)位。將前門復(fù)位（圖3）。

現(xiàn)在可以進(jìn)行擠出流變試驗(yàn)了。

如果要收藏?cái)D出裝置，只需按逆過程去完成就是了。

     

圖7 收藏機(jī)構(gòu)工作過程

對(duì)于單用作混煉或擠出實(shí)驗(yàn)的，本機(jī)中可能不包括收藏機(jī)構(gòu)。

1.5電氣和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（檢測和控制）

1.5.1調(diào)速系統(tǒng)

由一臺(tái)變頻器，控制主電動(dòng)機(jī)——減速器機(jī)組的轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速由編碼器檢測，回饋給變頻器，最終實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)速控制。轉(zhuǎn)速可以由電腦設(shè)置。

1.5.2轉(zhuǎn)矩

在轉(zhuǎn)矩流變儀中， 顧名思義，轉(zhuǎn)矩是個(gè)極其重要的參數(shù)，在密煉單元或是在擠出單元中轉(zhuǎn)矩的變化，表征了實(shí)驗(yàn)中聚合物的流變性。本設(shè)備的轉(zhuǎn)矩由一個(gè)專門設(shè)計(jì)的偏心軸電動(dòng)機(jī)——減速器與杠桿、拉力傳感器機(jī)構(gòu)組成，轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值由拉力傳感器輸出數(shù)值，通過計(jì)算、非線性校正，由電腦在線計(jì)測。

1.5.3溫度

混煉器、擠出機(jī)筒、模具的溫度由操作人員根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置，由于工作時(shí)，物料在經(jīng)受剪切、擠壓、摩擦等的過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，所以實(shí)際的溫度與設(shè)置溫度會(huì)有變化著的差異，檢測系統(tǒng)連續(xù)地檢測實(shí)際的溫度傳遞給電腦系統(tǒng)，并不斷的控制溫控系統(tǒng)，將溫度向設(shè)置溫度靠攏。

盡管溫度傳感器使用了鉑電阻元件，但是，從實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的角度看，其非線性還是不可忽略，所以，本機(jī)在調(diào)試過程中，對(duì)每件傳感器元件進(jìn)行了非線性校正。本機(jī)使用的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)使用了一項(xiàng)專利技術(shù)，能更好地反映實(shí)際的溫度情況，加上獨(dú)特設(shè)計(jì)的放大與校正系統(tǒng)，使本機(jī)的溫度技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到一定的水平。

1.5.4熔體壓力

熔體壓力測量主要用于帶毛細(xì)管模具的擠出裝置，供一定范圍剪切速率下的黏度測定。本機(jī)的毛細(xì)管模具，同時(shí)提供了10件不同規(guī)格的毛細(xì)管，以方便替換使用。

熔體壓力傳感器需要在全溫度范圍內(nèi)，在可能的全壓力范圍檢測壓力數(shù)值。傳感器的輸出是壓力和溫度的函數(shù)，我們設(shè)計(jì)了一臺(tái)可以在全溫度范圍進(jìn)行壓力測量的設(shè)備，利用實(shí)驗(yàn)求得的輸出和溫度、壓力的關(guān)系，借助于我們建立的數(shù)學(xué)模型，就可以對(duì)這種傳感器在全溫度范圍隨機(jī)進(jìn)行溫度——壓力校正和非線性校正。

2.主要技術(shù)參數(shù)

總 電 源  三相 380V，10A

220V，15A

2.1動(dòng)力機(jī)組

電    源  380V   50HZ

電機(jī)功率  3.7KW（變頻調(diào)速）

減 速 箱  傳動(dòng)比 1:10

輸出轉(zhuǎn)速  5～160 r/min

              ±0.1  r/min

輸出扭矩  0～200Nm

          0.1～0.5% FS

保護(hù)裝置  機(jī)械過載剪切銷

 

2.2混煉裝置

混煉器容積  60mL（標(biāo)配）

            30mL（選配）

           120mL（選配）

壓實(shí)壓力  5 kg

轉(zhuǎn)    子  Roller（標(biāo)配）*

          *：是塑料行業(yè)適用范圍最廣的轉(zhuǎn)子。用于聚乙烯及乙烯為基礎(chǔ)的共聚物、聚丙烯及丙烯共聚物等的聚烯烴、聚氯乙烯、工程塑料等熱塑性材料，適于熱塑性塑料、熱固性塑料的混合，測試材料的黏性、交聯(lián)反應(yīng)、剪切應(yīng)力。

傳動(dòng)速比  3:2

材    料  38CrMoAl，氮化，或氮化鍍鉻

加 熱 器  2.2 kW

控溫范圍  常溫～300℃

熔體溫度  常溫～300℃

溫度精度  ±0.2℃

 

2.3擠出裝置

螺桿直徑  20mm

長 徑 比  L/D=25

螺桿材料  38CrMoAl氮化

機(jī)筒材料  38CrMoAl氮化

壓 縮 比  3（標(biāo)配，通用型普通螺桿）*

*：選配螺桿參見4.2.7。

最大扭矩  155 N·m

總加熱區(qū)  3+1（1段為模具）

溫控段    3+1（1段為模具）

額定加熱功率 1.6 kW（不含模具）

控溫范圍  常溫～300℃

溫度精度  ±0.2℃

最大工作壓力  50MPa

 

2.4擠出模頭

2.4.1毛細(xì)管模（標(biāo)配）

額定加熱功率 0.6 kW       

控溫范圍  常溫～300℃

溫度精度  ±0.2℃

熔體壓力  0～100 MPa

          0.1～0.5% FS

毛細(xì)管規(guī)格 

 

 

編號(hào)	直徑D（mm）	毛細(xì)管長L（mm）	長徑比L/D	編號(hào)	直徑D（mm）	毛細(xì)管長L（mm）	長徑比L/D
1	1.0	20	20	6	1.5	30	20
2		30	30	7		45	30
3		40	40	8		60	40
4		50	50	9	2.0	40	20
5		60	60	10		60	30

 

 

2.4.2擠管模（標(biāo)配）

額定加熱功率  0.6kW 

控溫范圍  常溫～300℃

溫度精度  ±0.2℃

模頭外徑  12.4 mm

模頭內(nèi)徑  10 mm

2.4.3擠板模（標(biāo)配）

額定加熱功率  0.7kW

控溫范圍  常溫～300℃

溫度精度  ±0.2℃

模頭尺寸  50mm×2mm

2.4.4電纜包覆模（標(biāo)配）

額定加熱功率 0.6W

控溫范圍  常溫～300℃

溫度精度  ±0.2℃

模頭外徑  7mm

芯材直徑  2.5～3mm

3.設(shè)備安裝及運(yùn)行前的準(zhǔn)備

    為了避免設(shè)備安裝存在問題，或操作不當(dāng)，以致造成設(shè)備的事故，必須遵守安全和操作指南。在設(shè)備接通電源之前：

3.1主機(jī)運(yùn)行前的準(zhǔn)備

設(shè)備必須安置在整潔、干燥、寬敞環(huán)境中的平整堅(jiān)固的基座地面。調(diào)節(jié)腳輪高度至設(shè)備水平位置，沒有晃動(dòng)，將二個(gè)帶鎖的前腳輪的鎖板輕輕踏下。安裝作業(yè)必須文明操作，避免零部件損壞

檢查用戶供電及安全接地，是否符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)的要求，是否滿足足夠的功率。

根據(jù)本說明書末頁附圖，檢查電源線連接，注意相線、零線與安全接地線，決不能發(fā)生差錯(cuò)。

3.2混煉器流變實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行準(zhǔn)備

檢查混煉器，是否能用手輕松的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，如不能，應(yīng)檢查混煉腔內(nèi)是否有殘料尚未清理，或各部位是否有咬死現(xiàn)象，排除問題，至能輕松的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子。

混煉器的壓板螺釘已緊固。

混煉器安裝在主機(jī)的安裝平臺(tái)上，底座螺釘緊固，與主機(jī)動(dòng)力的聯(lián)軸器連接正常。

混煉器各電纜與主機(jī)連接可靠，不允許有蛇皮管松脫、電線斷頭等現(xiàn)象。

檢查機(jī)械保護(hù)用剪切銷(圖8)狀態(tài)正常。

                                  

                                                              圖8 剪切銷

 

3.3擠出機(jī)流變實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行準(zhǔn)備

檢查擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)是否有余料，如果有，必須加熱100min以上再開機(jī)，排出余料。

擠出機(jī)安裝在主機(jī)的安裝平臺(tái)上，底座螺釘緊固，與主機(jī)動(dòng)力的聯(lián)軸器連接正常。

擠出機(jī)各部件裝配緊固，沒有松動(dòng)現(xiàn)象。

擠出模具安裝妥帖(也可不安裝磨具，對(duì)空擠出)。

模具與擠出機(jī)、擠出機(jī)與主機(jī)間的電纜連接可靠，不允許有蛇皮管松脫、電線斷頭等現(xiàn)象。

檢查機(jī)械保護(hù)用剪切銷（圖8）狀態(tài)正常。

4.操作指南

    進(jìn)行與高溫有關(guān)的操作，必須戴上防護(hù)手套，避免身體其他部位的接觸！

4.1混煉實(shí)驗(yàn)操作指南

    準(zhǔn)備工作結(jié)束，檢查無誤，根據(jù)要求接上電源，合上設(shè)備背后的電源開關(guān)，設(shè)備通電。

4.1.1試樣及加料量

4.1.1.1試樣要求

試樣應(yīng)是粒料、粉料或薄片狀料，如是制品類，應(yīng)粉碎或通過其它機(jī)械方法得到類似料粒尺寸的料。注意不要混入金屬等硬質(zhì)料，以免損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

某些物料可能含有過量水分，會(huì)被要求預(yù)先進(jìn)行干燥處理，這可以在真空干燥箱內(nèi)在合適的溫度下處理1～2h。

有時(shí)試樣材料有必要在進(jìn)入混煉器前，進(jìn)行狀態(tài)處理，例如保存在23±2℃的環(huán)境中24h，以達(dá)到溫度平衡。

4.1.1.2試樣用量

每次實(shí)驗(yàn)用量為：

m=VPρ

式中：m—每次實(shí)驗(yàn)所需物料的質(zhì)量，g；

V—密煉腔中的空間容積，這里標(biāo)配為60mL；

ρ—物料密度，g/ml；

          P—占空比（加工系數(shù)），系物料加入量（體積）與密煉腔的容積之比，一般為65%～85%，物料密煉過程中，必須存在部分空間，便于密煉均勻，加入量的多少直接影響?zhàn)ち髯枇Γ悦看螌?shí)驗(yàn)應(yīng)保證物料數(shù)量的恒定，以使實(shí)驗(yàn)曲線具有可比性。

    對(duì)于UPVC材料，可先取58g試驗(yàn)；對(duì)PE材料，可取43g試驗(yàn)。

4.1.2溫度、轉(zhuǎn)速與實(shí)驗(yàn)時(shí)間的設(shè)置

打開電腦，進(jìn)入設(shè)置界面，設(shè)置混煉器工作溫度（分1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)），設(shè)置轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（圖9），可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定參數(shù)，也可以參考本說明書后的附錄1。

                                       圖9 混煉器溫度、轉(zhuǎn)速設(shè)置

 

4.1.3溫度設(shè)置并確認(rèn)后，混煉器開始升溫，至設(shè)置溫度后，再繼續(xù)恒溫30min。

4.1.4主電機(jī)啟動(dòng)

將壓桿處于升高位置，定位可靠鎖定后，壓桿上加載砝碼（圖10）。

                 

                    圖10 壓桿升高，加載砝碼

 

在電腦界面上啟動(dòng)主機(jī)動(dòng)力電機(jī)（圖9），注意有否異常噪音及其它現(xiàn)象?；鞜捚鲀?nèi)二個(gè)轉(zhuǎn)子以3︰2差動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其中高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速即為設(shè)置之轉(zhuǎn)速。

電腦開始記錄轉(zhuǎn)矩——時(shí)間與溫度——時(shí)間曲線。

4.1.5加料

    將已稱量的試樣，用加料器通過加料口加入混煉腔（圖11）。

            

                         圖11 加料

4.1.6加載，開始試驗(yàn)

握住手輪，拔出壓桿定位，然后快速搖動(dòng)手輪，負(fù)載通過加料口加載在試樣上（圖12），進(jìn)入混煉過程。

實(shí)驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如遇異常情況，務(wù)必及時(shí)按下緊急停車開關(guān)（圖1）。

實(shí)驗(yàn)至預(yù)置實(shí)驗(yàn)時(shí)間到達(dá)，或人為終止時(shí)結(jié)束。

 

  

圖13是典型的PVC材料的轉(zhuǎn)矩——時(shí)間混煉曲線，從曲線反映出：

OA段：轉(zhuǎn)子在給定溫度和轉(zhuǎn)速下由自由轉(zhuǎn)動(dòng)突然受到剛加入的物料的靜摩擦力，轉(zhuǎn)矩突升到A點(diǎn)。

A點(diǎn)：加料峰，對(duì)應(yīng)最大扭矩值，加料完畢，此處作為流變計(jì)算的起點(diǎn)。

AB段：克服靜摩擦以后，粒子間進(jìn)入動(dòng)摩擦過程，物料逐漸被壓實(shí)，空氣被擠出，轉(zhuǎn)矩下降至B點(diǎn)。

B點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩谷底，物料已壓實(shí)，PVC干混料開始熔融。

BC段：在溫度和剪切力的作用下，物料開始熔融，由粘連轉(zhuǎn)向塑化，轉(zhuǎn)矩上升到C點(diǎn)；

C點(diǎn)：塑化峰，已完全熔融，PVC粒子已全部成為微細(xì)粒子，局部甚至更小，此時(shí)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩最大。

CD段：物料繼續(xù)塑化，并逐漸均勻，物料的流動(dòng)由粒子間的相對(duì)滑動(dòng)向熔體均勻流動(dòng)轉(zhuǎn)變，最后達(dá)到平衡，轉(zhuǎn)矩下降至D點(diǎn)。

D點(diǎn)：粒子細(xì)化完成，轉(zhuǎn)矩平衡。

DE段：塑化均勻后，剪切力保持穩(wěn)定，這是物料的平衡階段。

E點(diǎn)：過了一段平衡時(shí)間，物料又將開始發(fā)生變化：分解、交聯(lián)，或者是固化，造成轉(zhuǎn)矩或升（如固化）或降(如分解)。

在這幾個(gè)階段中，某些物料可能沒有A—B—C這一階段，而是由O點(diǎn)直接到達(dá)C點(diǎn)。

根據(jù)測得的流變曲線，可以得到如下有關(guān)物料及物料加工的信息：

a．過高的轉(zhuǎn)矩值，加工過程需要消耗過高的動(dòng)力、能源；

b．時(shí)間te反映了材料的熱穩(wěn)定性，對(duì)熱塑性材料，不能太短，否則可能來不及成型，對(duì)于熱固性材料又不能太長，否則效率太低。

c．在不同溫度下，進(jìn)行流變實(shí)驗(yàn)，得出多個(gè)有差異的流變曲線，尋求合適的加工溫度。

在獲得了M-t的流變曲線后，通過軟件，還可以繼續(xù)得到有關(guān)剪切應(yīng)力、剪切速率、黏度等的流變曲線。

圖14是本機(jī)進(jìn)行PVC流變實(shí)驗(yàn)后，電腦顯示的曲線。

4.1.8清理

 

的流變曲線已不是最終的要求了。

4.2擠出實(shí)驗(yàn)操作指南

準(zhǔn)備工作結(jié)束，檢查無誤，根據(jù)要求接上電源，合上設(shè)備背后的電源開關(guān)，設(shè)備通電。

擠出流變實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其實(shí)也是作為微縮了的、并在相關(guān)部位加裝了傳感器的生產(chǎn)設(shè)備，可對(duì)材料的實(shí)際加工性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，也能利用毛細(xì)管模具來求得聚合物熔體的黏度。

4.2.1試樣準(zhǔn)備

和混煉實(shí)驗(yàn)相同，試樣應(yīng)是粒料、粉料或薄片狀料，如是制品類，應(yīng)粉碎或通過其它機(jī)械方法得到類似料粒尺寸的料。注意不要混入金屬等硬質(zhì)料，以免損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

某些物料可能含有過量水分，會(huì)被要求預(yù)先進(jìn)行干燥處理。

有時(shí)試樣有必要在進(jìn)入擠出機(jī)前，進(jìn)行狀態(tài)處理，例如保存在23±2℃的環(huán)境中24h，以達(dá)到溫度平衡。

4.2.2溫度和轉(zhuǎn)速的設(shè)置

打開電腦，進(jìn)入設(shè)置界面，分段設(shè)置擠出機(jī)溫度（從進(jìn)料處開始，分為1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)）及模具工作溫度（4區(qū)）以及螺桿轉(zhuǎn)速，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定參數(shù)，也可以參考本說明書后的附錄2。

本設(shè)備標(biāo)配螺桿為通用型普通螺桿，進(jìn)料后轉(zhuǎn)速只能控制在120 r/min以下（螺桿選配請參見4.2.7）。

4.2.3溫度設(shè)置并確認(rèn)后，擠出機(jī)機(jī)筒開始升溫，至設(shè)置溫度后，再繼續(xù)恒溫30～40min。如機(jī)筒內(nèi)存有余料，還需預(yù)熱更長一些，如100mim以上，再開機(jī)排出余料。

4.2.4主電機(jī)啟動(dòng)，加料

    設(shè)備正常，則可啟動(dòng)主電機(jī)，同時(shí)開始加料。主電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)應(yīng)以10 r/min的低速運(yùn)行，然后再升高至預(yù)置轉(zhuǎn)速。

4.2.5流變曲線

    電腦部分，實(shí)時(shí)記錄并顯示轉(zhuǎn)矩、溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線。

4.2.6毛細(xì)管流變實(shí)驗(yàn)

本設(shè)備標(biāo)配了10種規(guī)格的毛細(xì)管，供用戶試驗(yàn)時(shí)選擇。

在流變儀上通過毛細(xì)管擠出實(shí)驗(yàn)的一種重要的用途就是獲得熔體的黏度。在毛細(xì)管的入口處設(shè)置了熔體壓力傳感器和溫度傳感器，借以通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算剪切應(yīng)力τ、剪切速率γ和表觀黏度η的關(guān)系（圖20）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束，停止動(dòng)力電機(jī)，趁熱清洗混煉器，以備下次使用：

操作時(shí)注意高溫燙傷！

設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

卸去砝碼，將壓桿搖上，用壓桿定位可靠鎖緊。

卸去加料斗。

拆卸前蓋板（圖15）。

                   

 

    

取下混煉腔。

用專用鏟刀清除左右轉(zhuǎn)子粘結(jié)的樣料及混煉腔中的樣料。

將專用拆卸工具套進(jìn)轉(zhuǎn)子后，按內(nèi)側(cè)方向旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子脫離定位銷，而后抽出轉(zhuǎn)子（圖16）。

 

 

將左右轉(zhuǎn)子拆下來后趁熱用銅刀撬出所存余料，用銅刷清理干凈。

清理滑動(dòng)軸承。

清理完成后，再用專用工具，套入轉(zhuǎn)子，向外側(cè)旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子嵌入定位銷中（左轉(zhuǎn)子長，右轉(zhuǎn)子短，安裝時(shí)注意）。

依次將混煉腔、前蓋板裝上鎖緊，將密煉器重新復(fù)位裝好，即可進(jìn)行下一次工作。

每做完一次試驗(yàn)都必須這么做，不然，時(shí)間長了會(huì)積料，影響測試效果。

4.1.9介紹一種特殊的實(shí)驗(yàn)方法

這是一種利用混煉流變，進(jìn)行熱穩(wěn)定性或其它試驗(yàn)的方法。但這樣的實(shí)驗(yàn)并不是去分析曲線，而是觀察在混煉過程中，隨著時(shí)間的延長，試樣發(fā)生的變化。所以，在混煉到一定時(shí)候，就要每間隔一個(gè)時(shí)間去混煉腔里取一點(diǎn)熔料出來，快速放入制樣鉗的模具中壓模制樣。

取熔料時(shí)，按如下程序快速操作：

關(guān)停主機(jī)動(dòng)力電動(dòng)機(jī)；

將壓桿升上并鎖定；

用鑷子伸進(jìn)加料口，鉗取一點(diǎn)熔料試樣（圖17）；

 

的流變曲線已不是最終的要求了。

4.2擠出實(shí)驗(yàn)操作指南

準(zhǔn)備工作結(jié)束，檢查無誤，根據(jù)要求接上電源，合上設(shè)備背后的電源開關(guān)，設(shè)備通電。

擠出流變實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其實(shí)也是作為微縮了的、并在相關(guān)部位加裝了傳感器的生產(chǎn)設(shè)備，可對(duì)材料的實(shí)際加工性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，也能利用毛細(xì)管模具來求得聚合物熔體的黏度。

4.2.1試樣準(zhǔn)備

和混煉實(shí)驗(yàn)相同，試樣應(yīng)是粒料、粉料或薄片狀料，如是制品類，應(yīng)粉碎或通過其它機(jī)械方法得到類似料粒尺寸的料。注意不要混入金屬等硬質(zhì)料，以免損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

某些物料可能含有過量水分，會(huì)被要求預(yù)先進(jìn)行干燥處理。

有時(shí)試樣有必要在進(jìn)入擠出機(jī)前，進(jìn)行狀態(tài)處理，例如保存在23±2℃的環(huán)境中24h，以達(dá)到溫度平衡。

4.2.2溫度和轉(zhuǎn)速的設(shè)置

打開電腦，進(jìn)入設(shè)置界面，分段設(shè)置擠出機(jī)溫度（從進(jìn)料處開始，分為1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)）及模具工作溫度（4區(qū)）以及螺桿轉(zhuǎn)速，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定參數(shù)，也可以參考本說明書后的附錄2。

本設(shè)備標(biāo)配螺桿為通用型普通螺桿，進(jìn)料后轉(zhuǎn)速只能控制在120 r/min以下（螺桿選配請參見4.2.7）。

4.2.3溫度設(shè)置并確認(rèn)后，擠出機(jī)機(jī)筒開始升溫，至設(shè)置溫度后，再繼續(xù)恒溫30～40min。如機(jī)筒內(nèi)存有余料，還需預(yù)熱更長一些，如100mim以上，再開機(jī)排出余料。

4.2.4主電機(jī)啟動(dòng)，加料

    設(shè)備正常，則可啟動(dòng)主電機(jī)，同時(shí)開始加料。主電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)應(yīng)以10 r/min的低速運(yùn)行，然后再升高至預(yù)置轉(zhuǎn)速。

4.2.5流變曲線

    電腦部分，實(shí)時(shí)記錄并顯示轉(zhuǎn)矩、溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線。

4.2.6毛細(xì)管流變實(shí)驗(yàn)

本設(shè)備標(biāo)配了10種規(guī)格的毛細(xì)管，供用戶試驗(yàn)時(shí)選擇。

在流變儀上通過毛細(xì)管擠出實(shí)驗(yàn)的一種重要的用途就是獲得熔體的黏度。在毛細(xì)管的入口處設(shè)置了熔體壓力傳感器和溫度傳感器，借以通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算剪切應(yīng)力τ、剪切速率γ和表觀黏度η的關(guān)系（圖20）。

4.2.7螺桿的選擇

本機(jī)標(biāo)配螺桿為通用型普通螺桿，主要用于PVC等熱敏性材料，以及LDPE，HDPE，LLDPE，PP，PS，PA，ABS，PC，POM，PMMA等聚烯烴材料。還可有下列形式螺桿共選配（圖21）：

圖21 特殊螺桿

 

其中，三中心+銷釘螺桿。其中間塑化段分三個(gè)區(qū)域，軸心相互上偏、下偏，有利于塑化和密煉。

這幾種螺桿的元件有的可以混用，甚至螺桿本身就是組合式的，可以根據(jù)材料、成品特點(diǎn)來選用。

4.2.8清理

實(shí)驗(yàn)結(jié)束，動(dòng)力電機(jī)停止，趁熱清洗螺桿、模具和機(jī)筒，以備下次使用。

操作時(shí)注意高溫燙傷！

如果試樣為PE，可用清洗料替代試樣擠出即能清潔螺桿、模具，如果未備清洗料，也可用SPVC代用。在低轉(zhuǎn)速下清洗。清洗后，再取出螺桿進(jìn)行清潔，同時(shí)，趁機(jī)筒還是熱的時(shí)侯清潔機(jī)筒。如果下次使用間隔時(shí)間較長，就必須上油保護(hù)。

如果接下來用的還是相同的料，則允許不做清理。

拆卸螺桿，請按下列步驟進(jìn)行：

試驗(yàn)結(jié)束后，點(diǎn)動(dòng)主馬達(dá)旋轉(zhuǎn)幾周，隨后拆下模頭，旋松擠出機(jī)的固定螺釘。

擠出機(jī)離合器與主機(jī)脫離，轉(zhuǎn)放至方便拆卸的位置。

用T字拆卸工具（圖22），從聯(lián)軸節(jié)孔處塞進(jìn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)T字拆卸工具，利用螺旋原理，旋擠出螺桿。

如果在冷機(jī)狀態(tài)下拆卸螺桿，則必須像擠出實(shí)驗(yàn)?zāi)菢?，在存料的試?yàn)溫度下保溫100min，再在10 r/min的低速下，點(diǎn)動(dòng)主馬達(dá)旋轉(zhuǎn)幾周，隨后拆下模頭，旋松擠出機(jī)的固定螺釘，將擠出機(jī)離合器與主機(jī)脫離，轉(zhuǎn)放至方便拆卸的位置，用T字拆卸工具從聯(lián)軸節(jié)孔處塞進(jìn)，旋擠出螺桿。

5.應(yīng)用舉例

這里是很實(shí)用的幾個(gè)流變實(shí)驗(yàn)的例子，利用電腦界面上的功能按鈕，很容易實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的要求。儀器的結(jié)構(gòu)是固定的，但是利用計(jì)算機(jī)軟件，可以對(duì)用戶的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行很大的擴(kuò)展，所以我們也會(huì)對(duì)用戶持續(xù)的進(jìn)行免費(fèi)的軟件升級(jí)。

將在不同條件下實(shí)驗(yàn)的曲線，在一張坐標(biāo)上疊合，進(jìn)行比較，是流變實(shí)驗(yàn)的常用做法，不同條件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一目了然，對(duì)質(zhì)量監(jiān)督、最佳配方、工藝參數(shù)，等等，具有指導(dǎo)性的作用。

5.1相同樣品、不同數(shù)量，在同一混煉器、同一條件下進(jìn)行流變實(shí)驗(yàn)的曲線比   

                           

                                      

6.保養(yǎng)、維護(hù)和責(zé)任

6.1機(jī)械部分

6.1.1各潤滑部分必須在一定時(shí)間內(nèi)加注油：

    動(dòng)力系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行2000h，應(yīng)對(duì)減速器注油，將×××油從減速器注油口注入。

    擠出機(jī)累計(jì)運(yùn)行×××h，應(yīng)對(duì)推力軸承注油，將×××號(hào)油從減速器注油口注入。

    混煉器累計(jì)運(yùn)行2000h，應(yīng)在混煉器變速箱加××號(hào)高溫牛油，對(duì)于經(jīng)常在高溫狀態(tài)實(shí)驗(yàn)

的（如250℃以上），則應(yīng)縮短加油周期至1000h以內(nèi)：

⑴. 松開、取出減速器蓋上四個(gè)內(nèi)六角螺釘，卸下箱蓋（圖23）；

⑵. 在低速運(yùn)行的狀態(tài)下（10 r/min以下），用涂刷將高溫牛油刷到齒輪槽的齒輪和軸上；

⑶. 重新安裝箱蓋；

⑷．當(dāng)變速器在運(yùn)行過程中，嚴(yán)禁手觸碰旋轉(zhuǎn)部件，也不準(zhǔn)將刷毛伸入齒輪槽中。

6.1.2機(jī)械過載保護(hù)

傳動(dòng)聯(lián)軸器上的機(jī)械剪切銷（圖8）是保護(hù)設(shè)備過載安全用的，在一定扭矩范圍內(nèi)能保

證正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在超出它能承受的轉(zhuǎn)矩時(shí)就會(huì)發(fā)生斷裂，以自動(dòng)保護(hù)設(shè)備安全。因此只能用原廠零件，絕不能用其它的代用，以免損壞相應(yīng)的機(jī)械部件或螺桿、轉(zhuǎn)子、齒輪箱。

6.1.3試驗(yàn)完成后必須清除剩余樣料。

6.1.4不要將設(shè)備放置在潮濕、不通風(fēng)的環(huán)境中。長期不用仍須定期檢查。

6.1.5注意長期運(yùn)行后，運(yùn)轉(zhuǎn)部件的磨損，特別是測試部件的磨損，如混煉器的轉(zhuǎn)子和混煉腔，擠出機(jī)的螺桿和機(jī)筒，毛細(xì)管的內(nèi)孔等，這些部件的磨損，會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

6.2電氣部分

    電氣部分的檢查與維修，必須由電氣專業(yè)人員進(jìn)行！

6.2.1經(jīng)常檢查電源線與外部電源連接可靠，長期不用，務(wù)必切斷外部電源，并在再使用前對(duì)電氣安全（如絕緣電阻，接地電阻）做一次充分的檢查。

6.2.3所有電氣部分的蓋板必須就位，保持電氣箱內(nèi)清潔干燥。

6.2.3保持各處連接電纜完好無損。

6.3責(zé)任

由于以下原因造成的設(shè)備故障，本公司是不承擔(dān)責(zé)任的：

6.3.1不按本說明書要求進(jìn)行操作、或非熟練操作而造成事故的。

6.3.2不按本說明書要求進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)的。

6.3.3擅自使用非本廠原配件的。

6.3.4擅自更改本機(jī)結(jié)構(gòu)的。

6.3.5由于意外、人為，或不可抗力引起的損壞。

7.安全警示

操作者必須明了設(shè)備的正確使用，必須在熟練掌握后才能獨(dú)立操作。

注意用電安全，經(jīng)常地檢查電氣安全很有必要，只有專門電氣人員才能接觸、維修本機(jī)電氣部分。

本機(jī)裝有電氣和機(jī)械過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，凡是未經(jīng)許可的更改可能會(huì)帶來人員和設(shè)備的危險(xiǎn)。

注意操作時(shí)的高溫。

設(shè)備運(yùn)行中，嚴(yán)禁觸摸各傳動(dòng)部件。